عنوان :بررسی و شبیه سازی و مقایسه روش های کالیبراسیون آرایه
پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق،
مخابرات سیستم
بررسی و شبیه سازی و مقایسه روش های کالیبراسیون آرایه
استاد راهنما:
دکترمحمود کریمی
مهرماه 1391
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
چکیده
بررسی و شبیه سازی و مقایسه روش های کالیبراسیون آرایه
به کوشش
پریسا علامه زاده
دراین پایان نامه به مطالعه و بررسی روشهای کالیبراسیون آرایه و شبیه سازی و مقایسه عملکرد تعدادی از آنها پرداخته می شود. کالیبراسیون آرایه عبارت از تنظیماتی به منظور جبران اثراتی مثل تغییر مکان، تغییر دما، تغییر مشخصات آنتن و…. می باشد. با استفاده از کالیبراسیون آرایه، ما به تصحیح مدل پاسخ آرایه برای خطاهایی که به واسطه چندین نقص به وجود می آید می پردازیم، که این نقصها می تواند شامل، خطای فاز یا گین گیرنده، عدم تعادل بین کانال های I و Q، کوپلینگ متقابل یا عدم اطمینان از مکان المانها باشد. در هنگام بررسی عملکرد الگوریتم های کالیبراسیون آرایه، از جهت یابی با استفاده از الگوریتم میوزیک به منظور مقایسه دقت جهت یابی و قدرت تفکیک پیش از کالیبره کردن آرایه و پس از آن استفاده خواهد شد.
واژگان کلیدی: کالیبراسیون، پردازش آرایه ای، الگوریتم های کالیبراسیون مکانی و گین و فاز
کالیبراسیون آرایه عبارت است از به روز رسانی و جبران خطای پارامترهای آنتن که در پروسه ساخت و یا در اثر عوامل دیگر ممکن است به وجود بیایند که باعث تغییر پاسخ آرایه نسبت به پاسخ آرایه ایده آل می گردد. نمونه هایی از این روشها را در منابعی مانند [34-1] می توان دید. در یک آرایه عوامل متعددی اختلاف ذکر شده را به وجود می آورد که از آن جمله عبارتند از]4[:
1-کوپلینگ متقابل میان عناصر آرایه
2-خطا در مکان المانها یا معلوم نبودن جهت آنتن
3-عدم تعادل بین گین و فاز کانال های I و Q آنتن
4-خطای فاز یا گین گیرنده
5-اجزای غیر خطی
6-درست نبودن فرض far field
7-نشتی داخلی در سیستم
8-کوانتیزه کردن در شیفت دهنده های فازی یا در تضیف کننده ها یا در ADCها
معمولا عامل اصلی خطای کالیبراسیون مورد شماره (2) و سپس مورد شماره (1) و درنهایت کمی هم موارد شماره (3) و (4) می باشند و بقیه عوامل اثر کمی در مقدار خطا دارند.
این بدین معناست که کالیبراسیون عبارت است از تخمین مجهولات با استفاده از پارامترهای معلوم و رساندن خطای ناشی از مقدار تخمین زده شده و مقدار واقعی به حداقل، به طوری که اختلاف نًرم پارامتر مجهول و پارامتر تخمین زده شده ، یعنی ، به صفر یا به حداقل برسد. حال که کالیبراسیون آرایه مد نظرمان می باشد باید پارامترهای مجهول آرایه که خطا را به وجود می آورند را بررسی کنیم. خطای عمده کالیبراسیون ناشی از سه عامل گین و فاز و مکان و تزویج متقابل می باشند. این بدین معناست که می تواند گین و فاز یا مکان یا تزویج متقابل باشد. اگر در آرایه ای هر سه خطا موجود باشند باید هر سه را بررسی کنیم در غیر این صورت اگر مثلا خطای مکان نداشته باشیم و تنها خطای تزویج متقابل داشته باشیم المان های قطری ماتریس کالیبراسیون خطای گین و فاز هر المان را نشان می دهند و المان های غیر قطری آن ضرایب تزویج متقابل بین المان ها را نشان می دهند.
برای تصحیح کردن مقدار پارامتر مجهول از اطلاعاتی که از داده های اندازه گیری شده به دست می آوریم استفاده می کنیم. به عنوان مثال کالیبراسیون مکان المانها ممکن است با تکرار متوالی مراحل زیر صورت گیرد:
1-یک هدف با مکان نا معلوم حضور دارد و مکان المانها را معلوم فرض می کنیم و با استفاده از مکان مفروض المانها جهت این هدف را با روش های جهت یابی به دست می آوریم.
2-جهت هدف را معلوم فرض می کنیم و مکان المانها را به دست می آوریم.
برای مثال اگر در آزمایشگاه جهت هدف معلوم باشد گام اول را انجام نمی دهیم و تنها گام دوم را انجام می دهیم و ماتریس کالیبراسیون را به دست می آوریم.
1-1- انواع الگوریتم های کالیبراسیون آرایه
در این پایان نامه الگوریتم های مختلف مبتنی بر تخمین مقاوم DOA و انواع کالیبراسیون مکان و گین و فاز و تزویج متقابل و مقایسه آنها با یکدیگر را بررسی می گردد. این الگوریتم ها براساس معیارهای مختلفی عمل می کنند مثلا بعضی از آنها براساس روش تجزیه ویژه عمل می کنند که بار محاسباتی پیچیده ای دارند و بعضی دیگر از این الگوریتم ها به شیوه بازگشتی عمل می کنند و برخی دیگر براساس حداقل مربعات[1] نرم خطای بین مقادیر فرضی و واقعی عمل می کنند. در ابتدا به بررسی انواع الگوریتم های مقاوم جهت یابی و تخمین DOA و سپس به کالیبره کردن و تخمین گین و فاز و تزویج متقابل و مکان المان ها می پردازیم. بعضی از این روش ها تنها برای آرایه های خطی یکنواخت می باشند و در حالی که برخی دیگر ازاین روش ها هر آرایه ای با هر شکل دلخواهی را کالیبره می کنند.
در فصل دوم از این پایان نامه نامه الگوریتم های مختلف مبتنی بر تخمین مقاوم DOA و انواع کالیبراسیون مکان و گین و فاز و تزویج متقابل و مقایسه آنها با یکدیگر را بررسی می کنیم که کلیه الگوریتم های این بخش را به سه دسته تقسیم می کنیم دسته اول شامل الگوریتم های مقاوم جهت یابی و تخمین مقاوم DOA می باشند. این دسته از الگوریتم ها تخمین DOA را نسبت به تغییر پارامترهای مختلف از جمله مکان و گین و فاز و تزویج متقابل مقاوم می کنند و پس از آن به کالیبره کردن و تخمین گین و فاز و تزویج متقابل و مکان المان ها می پردازیم. این عمل باعث می شود تا تخمین مقاومتری از DOA به دست بیاوریم.
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
